基于负压波法的有压输水管道泄漏检测研究

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管道运行受输送介质多样性、管道周围环境差异性等因素影响泄漏形式复杂多变;管道的安装位置多数位于地下且管网系统复杂,及时对泄漏进行辨识与定位有利于输水管网的安全运行。本文针对有压管道泄漏问题利用负压波泄漏检测理论开展了输水管道泄漏检测与定位的实验研究。主要研究内容及结论如下:(1)介绍泄漏管道的水力模型、泄漏处局部水头损失计算公式以及管道发生泄漏时负压波的衰减公式;对负压波信号进行滤波处理,得到给定软阈值的小波滤波方法相较于均值滤波及中值滤波定位误差较小;对比奇异点定位效果,小波变换法对泄漏信号的分解层数足够多,因此其定位精度相比于互相关法较高。(2)开展输水管道关阀与停泵水锤波实验,探究波速对负压波公式的影响。实测管路系统重力流端水锤波速值为112.40 m/s~117.58 m/s,压力流端水锤波速为611.74 m/s~630.21 m/s,且波速值随着管道流量上升有所增加,将波速实验值与理论值运用于负压波公式进行对比分析,提高泄漏检测的准确性和可靠性。(3)开展不同因素下的有压输水管道微小泄漏检测及定位实验。利用Hilbert-Huang对负压波信号进行变换,分析得到管道发生泄漏时压力频率分布于0~2000 Hz;管道在不同条件下发生泄漏时,泄漏信号能量大多在0.02 Hz范围内波动,但在管道泄漏点附近Hilbert谱中出现较高能量,该频率具有的高频能量在频率0.04~0.06 Hz范围内波动,而其余地方无明显变化。最后采用小波滤波及定位方法对泄漏孔进行定位,得到当管道进口流量上升,泄漏量增加并且泄漏孔越靠近压力传感器时,泄漏定位更为精准。
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